隧道车站基坑用粘度时变填料改良设计及应用监测

朱兆斌 陈勇民

摘 要：在地铁车站隧道的开挖过程中，会出现没有合格的填料来填筑站场挖方段。在实际过程中通过改良技术来制备合格的填料。研究当施工隧道挖方段没有可以直接利用的合格填料，则可以利用弃方段的弱-中膨胀土进行填筑。采用路拌法摻6%石灰改良后作为填料进行填筑，填筑后压实系数、无侧限抗压强度均有明显改善和大幅提升，并根据现场监测得出填筑后的基坑满足设计要求。方案不仅解决了远运借合格填料填筑和弃方运输产生的费用较大的问题以及环保问题，还节约了项目资金。

关键词：基坑；膨胀土；石灰；填筑；施工；监测

中图分类号：TU47

文献标志码：A

文章编号：1001-5922（2023）07-0159-03

Improved design and application monitoring of viscosity time-varying fillers for tunnel station foundation pits

ZHU Zhaobin1，CHEN Yongmin2

（1.Hangzhou Railway Design Institute Co.，Ltd.，Hangzhou 310005，China;

2.School of Civil Engineering and Architecture，Zhejiang University of Science and Technology，Hangzhou 310023，China

）

Abstract：During the excavation process of subway station tunnels，there may be a lack of qualified filling materials to fill the excavation section of the station yard.In the actual process，qualified fillers are prepared through improved techniques.When there is no qualified filling material that can be directly used in the excavation section of the construction tunnel，the weak medium expansive soil of the abandoned section can be used for filling.The road mixing method mixed with 6% lime was used as filling material.After filling，the compaction coefficient and unconfined compressive strength were significantly improved and greatly improved.According to the field monitoring，the foundation pit after filling met the design requirements.This scheme not only solves the problems of high cost and environmental protection caused by long-distance transportation of qualified filling materials and spoil transportation，but also saves project funds.

Key words：foundation pit;expansive soil;lime;filling;construction；monitoring

目前不少城市都开通了地铁，但在地铁车站隧道的开挖过程中，会出现没有合格的填料来填筑站场挖方段。因此，在实际过程中有不少研究专家通过改良技术来制备合格的填料。如利用改良膨胀土作为高速公路路堤填筑材料是宁淮高速公路需要解决的主要问题［1］。生石灰掺入比大于4%改良后，能达到消除膨胀性的目的，改良土有较好的水稳性和较高的强度［2］。采用石灰改良膨胀土的作用机理及效果，探讨利用石灰对膨胀土改良后用作路基填料的填筑方法［3］。以广西百隆高速公路建设期间修筑的一段试验路为例，介绍一套行之有效的石灰改良膨胀土路基的填筑施工工艺［4］。评述各种添加剂改良膨胀土的效果，指出石灰或以石灰为主的添加剂是最有效和最经济的添加剂［6］。分析了新型泥浆土体改良技术、气泡土体改良技术、泡沫和膨胀土泥浆相结合的土体改良技术等的作用机理和特点［7］。给出改良土的最佳配合比，合理摊铺厚度以及压实工艺［8］。在相同条件下，复合改良方法的无侧限抗压强度值要比单一改良方法大得多，复合改良方法要大大优于单一改良方法［9］。石灰煤矸石膨胀土混合料的塑性、击实性、抗剪性能都得到改善，且优于石灰改良膨胀土［10］。水泥掺量3%～5%改良膨胀土用作基床底层及以下路堤填料时均能满足稳定需求［11］。为探讨外掺剂对水泥土性质的影响规律，引入了一种自主研发的粘度时变材料SJP型外掺剂［12］。

本究以实际工程为背景，利用弱-中膨胀土进行掺6%石灰改良后作为填料进行填筑，通过检测压实系数、无侧限抗压强度和实际监测来验证改良后的效果。

1 工程概况

某隧道其规划道路红线宽度为30 m，双向六车道，行车道宽3.5 m，为城市主干路。其异形坑中坑式基坑位于该复杂节点，其里程分别为F匝道FK0+066.63-FK0+126.564、E匝道EK0+032.606-EK0+087.366、S1匝道S1K3+025.65-S1K3+085.000。场地工程地质条件从上到下分别由人工填土层（素填土、杂填土和冲填土）、第4系全更新统冲积层（粉质粘土、细砂、淤泥质粉质粘土、圆砾、中砂、粗砂等）和第3系新余群（中风化泥质粉砂岩和钙质泥岩）组成。

车站为地下二层岛式站台车站，采用明挖法施工，标准段开挖深度约16.9 m，宽23.9 m。标准段基坑开挖深度约24 m基坑，宽度约23.1 m，主体围护采用1 000 mm地下连续墙+内支撑的支护体系。其工程地质条件如表1所示。

在基坑开挖后，需要进行回填土，因此在回填过程中需要对工程进行监测。

2 改良土设计与应用

2.1 施工工艺流程

设计要求中改良土施工应采用厂拌法，但地方政府严令禁止建厂拌站。除去厂拌法，常规的改良土拌和工艺还有集中路拌法、集中预拌路拌法、路拌法、二次掺灰集中预拌路拌法、厂拌法等方式。本实验结合现场实际情况，拌和方法采用集中预拌路拌法，即：在取土场取土面按施工掺灰比均匀布灰，用挖掘机集中预拌闷料后，将经过预拌的混合料运输摊铺到路基填筑面，再用旋耕机拌和。

针对同时掺水泥和石灰改良，考虑到水泥终凝时间，先在土场掺石灰闷料，然后将掺石灰土运至作业现场摊铺，再按掺量撒布水泥拌和、碾压、拌和、碾压和检测在水泥终凝前全部完成。划分为2个作业阶段：一是取土场集中预拌作业阶段；二是路基作业填筑面上的改良土路拌作业阶段。

2.2 预拌阶段作业

这一阶段由平整取土场预拌作业基面、膨胀土含水率检测与土干密度检测、计算施工掺灰比、划分布灰网格、计量布灰、布灰报验检查、挖掘机预拌、拌和土的外观检查等8道作业工序组成。

2.3 混合料运输

预拌混合料由自卸汽车从取土场运至路基填筑面。取土装车时应尽量保证每车数量装载的质量基本一致。用自卸汽车将土运至填筑路段，根据每层拟定松铺厚度（依据施工指南严格控制每层改良土松铺厚度≤35 cm）确定单位面积的卸土数量。根据拟定松铺厚度计算每车拌合料可以完成的填筑面积来划定网格，用石灰划出每车土的摊铺面积方格，每车的混合料卸在每个事先指定好的方格内。

2.4 实验结果

根據上述施工技术，得到试验结果如表2所示。

3 监测效果分析

对现场A、C、E和G 4个关键点进行监测，得到图1的监测结果。

由图1（a）～（d）可知，随着填土高度的增大，累计沉降叶越大。在观测的初期，沉降增加缓慢，而后逐步加快。当填土高度达到一定值后或停止填筑后，其沉降速度又逐渐变缓。对比图1（a）～（d）可以看出，沉降增大很小，约在10 mm以内，沉降变形约在50 d内基本完成。图2（a）沉降值小，是由于该点距地基很接近。说明地基没有变形，地基具有足够的强度和稳定性。当填土达到设计高程后经过大约经过90 d后，沉降变得非常缓慢，表明大部分沉降经过90 d基本完成。

4 结语

试验结果显示，中-弱膨胀土经过改良后填筑施工过程中控制好各施工工序、含水率、石灰参量及碾压遍数，压实后压实系数均能够达到0.92以上，且无侧限抗压强度有大幅提升。并且整体的造价能大幅度的减少，工程质量能得到更为大的保障。根据监测结果还可以得出：经过约180 d工后沉降观测，目前基坑填土进入蠕变阶段，蠕变速率不大于2 mm/月，说明基坑填土施工质量良好。

【参考文献】

［1］ 王保田，武良金，向文俊，等.改良膨胀土筑堤技术研究［J］.岩土力学，2005，26（1）：87-90.

［2］ 张宗堂.阳安二线膨胀土填料改良研究［J］.铁道标准设计，2015，59（7）：23-27.

［3］ 戴希红，尤昌龙.石灰改良膨胀土路基施工技术探讨［J］.铁道标准设计，2003（7）：7-8.

［4］ 阮志新，蓝日彦，陈宏飞.石灰改良膨胀土填筑路基的施工工艺及质量控制［J］.中外公路，2012，32（2）：1-4.

［5］ 肖武权，徐林荣.膨胀土化学改良法［J］.铁道建筑，2001（5）：30-32.

［6］ 汪国锋.北京地铁十号线土压平衡盾构土体改良技术应用研究［J］.现代隧道技术，2009，46（4）：77-82.

［7］ 冯怀平，常建梅，曹国俊.工程弃碴改良膨胀土路堤的实验研究［J］.铁道标准设计，2004（5）：54-55.

［8］ 杨俊，刘子豪，张国栋，等.复合方法改良膨胀土无侧限抗压强度试验研究［J］.地下空间与工程学报，2016，12（4）：1069-1076.

［9］ 张雁，康雪成，郭利勇，等.石灰煤矸石改良膨胀土工程特性研究［J］.硅酸盐通报，2015，34（9）：2720-2724.

［10］ 商拥辉，徐林荣，蔡雨.浸水环境下重载铁路改良土路基动力特性研究［J］.岩土力学，2020，41（8）：2739-2745.

［11］ 倪涛，裴向军，范明明，等.SJP水泥改良土浆的基本物理性能试验研究［J］.硅酸盐通报，2019，38（8）：2637-2641..